طراحی و ساخت بخش های الکترونیک سامانه نانومترولوژی بر مبنای روش سوپرهتروداین
چکیده
از آنجایی که اهداف پیشرفت فناوری نانو، ساخت ابزارهایی در مقیاس اتمی است، پس ساخت این ابعاد نیازمند استفاده از ابزارهایی است که قابلیت کنترل و ساخت در محدوده ی این ابعاد را دارا باشند. یک روش برای دسترسی به اندازه گیری های در حد نانومتر بر پایه استفاده از تداخل سنج های سوپرهتروداین است. خطای غیرخطی از جمله مواردی است که دقت را در این سیستم محدود می کند. در این پایان-نامه از روش شبکه عصبی برای کاهش خطا در تداخل سنج سوپرهتروداین استفاده کرده ایم. نتایج نشان می دهد که با محاسبات ساده در روش شبکه عصبی به میانگین مربع خطای 10-10 در این نوع تداخل-سنج رسیده ایم. هم چنین از مدل فرکانس ـ مسیر برای تحلیل خطای ناشی از شکافنده ـ قطبنده پرتو در چهار سیستم تداخل سنج هتروداین معمولی و توسعه یافته، تداخل سنج سوپرهتروداین معمولی و توسعه یافته استفاده کرده ایم. با تحلیل توسط این مدل نشان داده ایم که تعداد عبارات خطا در خروجی تداخل سنج های هتروداین برابر با 10 اما در تداخل سنج های سوپر هتروداین برابر با 21 عبارت است. این عبارات شامل توان نوری، تداخل ac، تداخل dc و مرجع ac است که با رسم طیف فرکانسی جریان خروجی آشکارساز هر کدام را نمایش داده ایم. با توجه به سیگنال های اندازه گیری و مبنایی که از بخش نوری تداخل سنج سوپرهتروداین دریافت می شود، نیاز به مداراتی برای بازسازی و آشکارسازی فاز متناظر با جابه جایی هدف، است. مدارات مورد نیاز بخش الکترونیک این تداخل سنج را در این پایان-نامه با فناوری cmos طراحی و شبیه سازی کرده ایم. این مدارات شامل تقویت کننده کم نویز کاسکود با بهره 19.1db و عدد نویز 2.5db در فرکانس 500mhz، فیلتر میان گذر با فرکانس مرکزی 500mhz و پهنای باند 400khz، مخلوط کننده متعادل دوگانه با نسبت برای ماسفت ها، مدارات بالون و نوسان ساز، فیلتر پایین گذر با فرکانس قطع 300khz است. نتایج عملی این بخش عبارت است از تقویت کننده با بهره 19.41db و عددنویز 2.7db و مخلوط کننده با محدوده rf/lo بین 80-2500mhz، محدوده if بین dc-1000mhz و قابلیت تفکیک پذیری یک نانو ثانیه برای بخش دیجیتال. نتایج نشان می دهند با استفاده از انتخاب مناسب قطعات جهت شبیه سازی و ساخت بخش الکترونیک، بخشی با کمترین نویز طراحی شده است که این امر خطای غیرخطی بخش الکترونیک را کاهش می دهد.